CN111081447B - 高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及高温超导磁体技术领域，特别是涉及高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车。高温超导磁体保护结构包括：第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架，彼此相互对接且外侧缠绕有高温超导线圈；以及支撑单元，设置在所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架之间，并且所述支撑单元构造成能够沿所述高温超导磁体保护结构的长度方向进行形变，以使所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架中的一者能够相对于另一者进行移位。本发明实施例能够实现降低用于磁悬浮列车的高温超导磁体在运行过程中由于线圈与骨架的脱离导致的失超风险。
Description
技术领域
本发明涉及高温超导磁体技术领域，特别是涉及高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车。
背景技术
随着高温超导磁体技术以及磁悬浮技术的进步，临界转变温度在77K以上的高温超导材料在磁悬浮列车中的应用具有广阔的前景。高温超导磁悬浮列车技术是通过高温超导磁体受到的电磁力对列车进行驱动，当磁悬浮列车的速度超过500KM/h时,其受到的风阻将达到数十KN。因此在其匀速以及加/减速运行过程中高温超导线圈将受到极大的电磁力作用，高温超导线圈中的线材需要时刻与骨架保持紧密接触，否则高温超导线材的微小移动将会带来高温超导磁体失超的风险，由此带来巨大的经济损失。
因此，需要提出一种用于高速磁悬浮列车的高温超导磁体柔性保护装置，保证列车工作状态下高温超导线圈与骨架的紧密接触，从而避免高温超导磁体失超的风险，保证高温超导磁体的稳定运行。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺陷，本发明的实施例提供了高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车，以至少实现降低用于磁悬浮列车的高温超导磁体在运行过程中由于线圈与骨架的脱离导致的失超风险。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种高温超导磁体保护结构，包括：第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架，彼此相互对接且外侧缠绕有高温超导线圈；以及支撑单元，设置在所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架之间，并且所述支撑单元构造成能够沿所述高温超导磁体保护结构的长度方向进行形变，以使所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架中的一者能够相对于另一者进行移位。
根据本发明的实施例，所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架分别具有彼此相互对接的第一对接面和第二对接面，所述第一对接面和所述第二对接面共同围成容纳腔，并且所述支撑单元设置在所述容纳腔中。
根据本发明的实施例，所述容纳腔包括形成在所述第一对接面上的第一半部、以及形成在所述第二对接面上的第二半部。
根据本发明的实施例，高温超导磁体保护结构进一步包括多个所述支撑单元，并且多个所述支撑单元沿所述高温超导磁体保护结构的宽度方向彼此隔开。
根据本发明的实施例，所述支撑单元包括连接柱、以及位于所述连接柱两端的第一蝶形垫片单元和第二蝶形垫片单元，所述第一蝶形垫片单元抵接所述第一超导磁体骨架，并且所述第二蝶形垫片单元抵接所述第二超导磁体骨架。
根据本发明的实施例，所述第一蝶形垫片单元和所述第二蝶形垫片单元分别由多个蝶形垫片组成。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种磁悬浮列车，所述磁悬浮列车上安装有如上项所述的高温超导磁体保护结构。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种如上所述高温超导磁体保护结构的安装方法，包括：将支撑单元安装在第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架之间；将所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起；在所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架外侧缠绕高温超导线圈；以及在所述高温超导线圈缠绕完成之后，拆除所述连接装置。
根据本发明的实施例，所述将第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起的步骤，具体包括：在所述第一超导磁体骨架上安装第一连接装置；在所述第二超导磁体骨架上安装第二连接装置；以及将所述第一连接装置和所述第二连接装置连接在一起。
根据本发明的实施例，所述将第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起的步骤，具体包括：在所述第一超导磁体骨架的顶面和底面安装第一组L形连接装置；在所述第二超导磁体骨架的顶面和底面安装第二组L形连接装置；以及将所述第一组L形连接装置和所述第二组L形连接装置彼此相对的端面连接在一起。
在本发明提供的高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车中，支撑单元设置在第一和第二超导磁体骨架之间，并且支撑单元构造成能够沿高温超导磁体保护结构的长度方向进行形变，以使第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架中的一者能够相对于另一者进行移位。通过这种方式，当第一和第二超导磁体骨架中的一者受到压力，导致另一者出现可能与高温超导线圈分离引发失超风险时，此时支撑单元的形变作用引起如上所述的另一者进行移位，从而使其始终保持与高温超导线圈紧密相连，以避免出现失超风险。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的高温超导磁体保护结构的截面图；
图2是图1所示实施例的外部正视图；
图3是图2所示实施例的俯视图；
图4是根据本发明实施例的高温超导磁体保护结构中蝶形垫片单元的立体图；
图5是根据本发明实施例的高温超导磁体保护结构中L形连接装置的立体图。
附图标记：
100：高温超导磁体保护结构；102：第一超导磁体骨架；104：第二超导磁体骨架；106：支撑单元；108：高温超导线圈；110：容纳腔；112：连接柱；114：第一蝶形垫片单元；116：第二蝶形垫片单元；118：蝶形垫片；120：第一组L形连接装置；122：第二组L形连接装置；L：长度方向；W：宽度方向。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
现参见图1至图5，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何限定。
根据本发明的实施例，本发明提供了一种高温超导磁体保护结构100。具体地，该高温超导磁体保护结构100可以包括第一超导磁体骨架102、第二超导磁体骨架104以及支撑单元106。
在一个实施例中，第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104彼此相互对接且在二者的外侧缠绕有高温超导线圈108。对于支撑单元106而言，支撑单元106可以设置在第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104之间，并且支撑单元106可以构造成能够沿高温超导磁体保护结构100的长度方向L进行形变，从而使得第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104中的一者能够相对于另一者进行移位。
具体而言，以图1至图3所示实施例为例，当磁悬浮列车加速或匀速运行过程中，高温超导线圈108会受到向右侧的电磁力，高温超导线圈108与第一超导磁体骨架102的左侧接触面为压力，二者紧密相连；高温超导线圈108与第二超导磁体骨架104的右侧接触面为拉力。此时，接触面位置的高温超导带材将会有脱离第二超导磁体骨架104的风险。由于支撑单元106和第二超导磁体骨架104之间有压力作用，因此第二超导磁体骨架104将会向右侧移动，保证高温超导线圈108与第二超导磁体骨架104的右侧接触面紧密相连，降低高温超导带材移动带来的失超风险。
另一方面，当磁悬浮列车减速运行过程中，高温超导线圈108受到向左侧的电磁力，高温超导线圈108与第二超导磁体骨架104的右侧接触面为压力，二者紧密相连；高温超导线圈108与第一超导磁体骨架102左侧接触面为拉力。此时，接触面位置的高温超导带材将会有脱离第一超导磁体骨架102的风险。由于支撑单元106和第一超导磁体骨架102之间有压力作用，因此第一超导磁体骨架102将会向左侧移动，保证高温超导线圈108与第一超导磁体骨架102的左侧接触面紧密相连，降低高温超导带材移动带来的失超风险。
因此，通过本发明所提供的这种设置方式，当第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104中的一者受到压力，导致另一者出现可能与高温超导线圈108分离引发失超风险时，此时支撑单元106的形变作用引起如上所述的另一者进行移位，从而使其始终保持与高温超导线圈108紧密相连，以避免出现失超风险。
继续参见图1，在本发明的一个实施例中，第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104可以分别具有彼此相互对接的第一对接面和第二对接面，并且第一对接面和第二对接面可以共同围成容纳腔110。此时，支撑单元106可以设置在容纳腔110中，从而形成如图1所示的结构。进一步地，在本发明的一个实施例中，容纳腔110可以包括形成在第一对接面上的第一半部、以及形成在第二对接面上的第二半部。此时，支撑单元106的一部分容纳在第一半部中，另一部分容纳在第二半部中，第一半部和第二半部相互配合从而形成容纳腔110。例如，第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104的第一对接面和第二对接面的中心可以例如开有圆孔，支撑单元106安装于圆孔中。
在本发明的一个实施例中，第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104的结构彼此相同，在对接面的中心位置开有圆孔，圆孔的深度例如小于支撑单元106不受力状态长度的1/2。当然应当理解，以上所述仅是本发明的示意性实施例，并不对本发明构成任何特别的限定。
继续参见图1至图3，在本发明的一个实施例中，高温超导磁体保护结构100可以进一步包括多个如上所述的支撑单元106，并且多个支撑单元106可以沿高温超导磁体保护结构100的宽度方向W彼此隔开。在如图所示的实施例中，示意性地示出了高温超导磁体保护结构100包括两个支撑单元106；当然应当理解，如上所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何限定。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，对于支撑单元106而言，其可以包括连接柱112、以及位于连接柱112两端的第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116。具体来说，第一蝶形垫片单元114抵接第一超导磁体骨架102，并且第二蝶形垫片单元116抵接第二超导磁体骨架104。在一个实施例中，第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116二者结构相同，并且分别位于连接柱112的两侧。在使用过程中，第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116的长度会随着所受压力的增加而减小。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1并结合图4所示，第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116可以分别由多个蝶形垫片118组成。在本发明的一个可选实施例中，组成第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116的蝶形垫片118的数量可以相同，并且可以例如为偶数个；但是应当理解，以上所述仅是本发明的一个示意性实施方式，并不对本发明构成任何特殊的限定。
另外，本发明的实施例还提供了一种磁悬浮列车，并且磁悬浮列车上安装有如上所述的高温超导磁体保护结构100。通过在磁悬浮列车上安装如上所述的高温超导磁体保护结构100，可以使得磁悬浮列车同样具备如上所述的全部优势。
另一方面，本发明的实施例还提供了一种高温超导磁体保护结构100的安装方法。具体地，该安装方法可以包括如下步骤：
将支撑单元106安装在第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104之间；
将第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104通过连接装置连接在一起；
在第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104外侧缠绕高温超导线圈108；以及
在高温超导线圈108缠绕完成之后，拆除连接装置。
在一个具体的实施例中，将第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104通过连接装置连接在一起的步骤，可以具体包括：
在第一超导磁体骨架102上安装第一连接装置；
在第二超导磁体骨架104上安装第二连接装置；以及
将第一连接装置和第二连接装置连接在一起，从而使得第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104通过连接装置彼此连接。
更具体地，如图1至图5所示，在一个实施例中，以上所述的步骤可以通过以下实施方式实现：
在第一超导磁体骨架102的顶面和底面安装第一组L形连接装置120；
在第二超导磁体骨架104的顶面和底面安装第二组L形连接装置122；以及
将第一组L形连接装置120和第二组L形连接装置122彼此相对的端面连接在一起，从而使得第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104彼此连接。
具体地，在高温超导线圈108的绕制过程中，例如8个L形连接装置通过螺钉连接，将支撑单元106的长度压缩，与两侧圆孔的长度一致。此时，第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116的压缩长度一致，第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104的对接面紧密接触。当高温超导线圈108绕制完成后，8个L形连接装置的连接螺钉即可卸载，第一蝶形垫片单元114和第二蝶形垫片单元116压缩之后的回复力将会保证第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104与高温超导线圈108左右两侧紧密相连。应当理解的是，以上所述仅是本发明的示意性实施方式，本发明并不局限于某种或某些特定的实施方式。
综上所述，在本发明提供的高温超导磁体保护结构及其安装方法以及磁悬浮列车中，支撑单元106设置在第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104之间，并且支撑单元106构造成能够沿高温超导磁体保护结构100的长度方向L进行形变，以使第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104中的一者能够相对于另一者进行移位。通过这种方式，当第一超导磁体骨架102和第二超导磁体骨架104中的一者受到压力，导致另一者出现可能与高温超导线圈108分离引发失超风险时，此时支撑单元106的形变作用引起如上所述的另一者进行移位，从而使其始终保持与高温超导线圈108紧密相连，以避免出现失超风险。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种高温超导磁体保护结构，其特征在于，包括：
第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架，彼此相互对接且外侧缠绕有高温超导线圈，其中，所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架分别具有彼此相互对接的第一对接面和第二对接面，所述第一对接面和所述第二对接面共同围成容纳腔；以及
支撑单元，设置在所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架之间并位于所述容纳腔中，并且所述支撑单元构造成能够沿所述高温超导磁体保护结构的长度方向进行形变，以使所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架中的一者能够相对于另一者进行移位；
其中，所述支撑单元包括连接柱、以及位于所述连接柱两端的第一蝶形垫片单元和第二蝶形垫片单元，所述第一蝶形垫片单元抵接所述第一超导磁体骨架，并且所述第二蝶形垫片单元抵接所述第二超导磁体骨架。
2.根据权利要求1所述的高温超导磁体保护结构，其特征在于，所述容纳腔包括形成在所述第一对接面上的第一半部、以及形成在所述第二对接面上的第二半部。
3.根据权利要求1或2所述的高温超导磁体保护结构，其特征在于，进一步包括多个所述支撑单元，并且多个所述支撑单元沿所述高温超导磁体保护结构的宽度方向彼此隔开。
4.根据权利要求1或2所述的高温超导磁体保护结构，其特征在于，所述第一蝶形垫片单元和所述第二蝶形垫片单元分别由多个蝶形垫片组成。
5.一种磁悬浮列车，其特征在于，所述磁悬浮列车上安装有根据权利要求1至4中任一项所述的高温超导磁体保护结构。
6.一种权利要求1至4中任一项所述高温超导磁体保护结构的安装方法，其特征在于，包括：
将支撑单元安装在第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架之间；
将所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起；
在所述第一超导磁体骨架和所述第二超导磁体骨架外侧缠绕高温超导线圈；以及
在所述高温超导线圈缠绕完成之后，拆除所述连接装置。
7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述将第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起的步骤，具体包括：
在所述第一超导磁体骨架上安装第一连接装置；
在所述第二超导磁体骨架上安装第二连接装置；以及
将所述第一连接装置和所述第二连接装置连接在一起。
8.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述将第一超导磁体骨架和第二超导磁体骨架通过连接装置连接在一起的步骤，具体包括：
在所述第一超导磁体骨架的顶面和底面安装第一组L形连接装置；
在所述第二超导磁体骨架的顶面和底面安装第二组L形连接装置；以及
将所述第一组L形连接装置和所述第二组L形连接装置彼此相对的端面连接在一起。
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